• 2011年第27卷第1期文章目次
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    • >综述
    • 流加菌种对厌氧氨氧化工艺的影响

      2011, 27(1):1-8.

      摘要 (1878) HTML (0) PDF 1.37 M (3574) 评论 (0) 收藏

      摘要:厌氧氨氧化工艺具有很高的容积氮去除速率,现已成功应用于污泥压滤液等含氨废水的脱氮处理,容积氮去除速率高达9.5 kg/(m3·d)。但由于厌氧氨氧化菌为自养型细菌,生长缓慢,对环境条件敏感,致使厌氧氨氧化工艺启动时间过长,运行容易失稳,并且不适合处理有机含氨废水和毒性含氨废水,极大地限制了该工艺的进一步推广应用。为了克服厌氧氨氧化工艺实际应用中存在的问题,结合发酵工业中常用的菌种流加技术,提出了一种新型的菌种流加式厌氧氨氧化工艺,研究了该新型工艺在厌氧氨氧化工艺的启动过程、稳定运行以及处理有机含氨废水和毒性含氨废水等方面的应用情况。结果表明,通过向反应器内补加优质厌氧氨氧化菌种,可提高厌氧氨氧化菌数量及其在菌群中的比例,强化厌氧氨氧化功能。据此研发的菌种流加式厌氧氨氧化工艺不仅可以实现快速启动,而且可以稳定运行,并突破了有机物和毒物所致的运行障碍,拓展了厌氧氨氧化工艺的应用范围。

    • 物理环境影响蛋白质晶体形核的研究进展

      2011, 27(1):9-17.

      摘要 (1442) HTML (0) PDF 1.09 M (4960) 评论 (0) 收藏

      摘要:物理环境是影响蛋白质晶体形核的重要因素。文中回顾了各种物理环境如光、电场、超声波、磁场、微重力、温度、机械振动、异相形核界面对蛋白质晶体形核的影响,并对各物理环境下蛋白质晶体形核的可能机制进行探讨,展望了利用物理环境影响蛋白质晶体形核的研究前景。

    • >动物及兽医生物技术
    • 雌激素受体关联受体α 调节脂肪细胞甘油三酯分解

      2011, 27(1):18-25.

      摘要 (1710) HTML (0) PDF 1.28 M (3200) 评论 (0) 收藏

      摘要:雌激素受体关联受体α (Estrogen-related receptor α,ERRα) 是调控机体能量代谢的关键转录调控因子,也是脂肪生成的关键调控者。为研究ERRα 对脂肪细胞甘油三酯分解的影响及其分子机制,分化的猪脂肪细胞在PKA (Proteinkinase A) 或/和ERK (Extracellular signal-related kinase) 抑制剂预处理和不处理的情况下,再用Ad-ERRα 侵染或XCT790处理48 h。通过测定脂肪细胞中甘油三酯浓度和培养液中的甘油释放量分析脂肪细胞的脂解变化;Western blotting 方法检测PPARγ (Peroxisome proliferator-activated receptor γ,PPARγ)、perilipin A、p-perilipin A、HSL (Hormone sensitivelipase,HSL) 和ATGL (Adipose triglyceride lipase,ATGL) 蛋白表达。结果显示,ERRα 显著促进猪脂肪细胞分化及甘油三酯积累,同时促进了甘油三酯水解;分别及同时阻断PKA 和ERK 通路并不影响ERRα 对脂肪细胞甘油释放的促进作用;ERRα 显著上调HSL、ATGL、PPARγ 及perilipin A 蛋白表达,但p-perilipin A 水平并未发生变化。推测过量表达ERRα 可能导致HSL 和ATGL 蛋白表达上调并促进甘油三酯水解,从而为脂肪细胞分化提供更多的游离脂肪酸(Free fat acid,FFA) 作为甘油三酯合成周转的底物。

    • >工业生物技术
    • 小麦种子过氧化物酶WP1 基因的原核表达、纯化及多克隆抗体制备

      2011, 27(1):26-30.

      摘要 (1987) HTML (0) PDF 1.14 M (4094) 评论 (0) 收藏

      摘要:WP1 是小麦种子中最主要的阳离子过氧化物酶,该酶不仅参与种子的发育过程,而且影响面粉的加工品质。首先构建了WP1 基因原核表达载体pET28a-WP1,并将其转化到T7 Expression 大肠杆菌菌株中诱导表达。His-tag 融合的WP1 主要以包涵体形式存在,使用Ni-NTA 亲和层析柱在变性条件下进行纯化,获得纯度大于98%的重组蛋白。重组WP1 经尿素梯度透析复性溶解后免疫新西兰大白兔,最终获得WP1 多克隆抗体。ELISA 分析结果显示制备的WP1兔抗血清的效价大于1∶625 000;Western blotting 结果证明制备的多克隆抗体对WP1 具有很好的专一性。

    • 大肠杆菌琥珀酸和乙酸合成途径的删除及其重组菌株的D-乳酸发酵

      2011, 27(1):31-40.

      摘要 (2948) HTML (0) PDF 1.28 M (3886) 评论 (0) 收藏

      摘要:菌株CICIM B0013-030 (B0013,ack-pta,pps,pflB) 可积累D-乳酸作为主要发酵产物,然而副产物琥珀酸和乙酸的含量分别高达乳酸的11.9%和7.1%。为构建副产物含量低的产D-乳酸重组大肠杆菌菌株,本研究删除了菌株B0013-030 的琥珀酸 (frdA) 和乙酸 (tdcDE) 合成途径,并考察了重组菌株在摇瓶和发酵罐中经两阶段发酵 (好氧生长菌体和厌氧发酵产酸) 利用葡萄糖发酵D-乳酸的性能。结果表明,分别构建含有frdA::difGmtdcDE::difGm 突变盒的重组质粒,并利用Red 重组系统将突变盒整合于染色体上的目的基因,再利用Xer 重组系统去除抗生素抗性基因,依次获得了重组菌株B0013-040B (B0013-030,frdA) 和B0013-050B (B0013-040B,tdcDE)。摇瓶发酵结果表明,frdA 基因的删除使得菌株B0013-040B 副产物琥珀酸的含量降低了80.8%;在7 L 发酵罐中进行乳酸发酵,菌株B0013-040B的D-乳酸产量达114.5 g/L,光学纯度大于99.9%,但仍积累1.0 g/L 琥珀酸和5.4 g/L 乙酸。进一步删除了tdcDtdcE基因的菌株B0013-050B,在7 L 发酵罐中生产111.9 g/L D-乳酸,乙酸和琥珀酸的合成量分别降低为0.4 g/L,其他副产物含量也维持较低水平,表明该菌株具有较优良的D-乳酸发酵性能。

    • >环境生物技术
    • 利用小亚基核糖体RNA 技术分析温室黄瓜近根土壤古菌和真菌多样性

      2011, 27(1):41-51.

      摘要 (1746) HTML (0) PDF 1.48 M (3903) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤古菌和真菌在温室生态系统是仅次于细菌的微生物,具有类似于细菌的重要生态功能。通过构建古菌16S rRNA 和真菌18S rRNA 基因克隆文库,分析温室黄瓜近根土壤古菌和真菌群落结构组成,为开发利用温室这一特殊的生态环境中丰富的微生物资源以及理解微生物与植物间的互作提供参考依据。采用研磨-冻融-溶菌酶-蛋白酶K-SDS 热处理以及CTAB 处理等理化方法,提取和纯化微生物总DNA,构建古菌16S rRNA 和真菌18S rRNA 基因克隆文库。利用DOTUR 软件将古菌和真菌序列按照相似性97%的标准分成若干个可操作分类单元 (OTUs)。土壤古菌克隆文库主要包括泉古菌门和未分类的古菌两大类,并有少部分广域古菌类群,所有泉古菌均属于热变形菌纲,共45 个OTUs;真菌克隆文库包括真菌门的大多数亚门真菌,共24 个OTUs,未发现担子菌亚门真菌。古菌多样性比较丰富,且发现少量的广域古菌 (甲烷菌),这一情况可能与温室长期高温高湿,高有机质含量,土壤处于缺氧环境有关;土壤真菌的优势种群为子囊菌,占到土壤真菌的80%以上,这可能与绝大多数植物真菌性病害属于土传病害,通过菌丝体、菌核或子囊壳在土壤病残体中越冬有一定的关系。

    • 絮凝酵母吸附Cr(VI) 的机理

      2011, 27(1):52-59.

      摘要 (1550) HTML (0) PDF 1.18 M (3282) 评论 (0) 收藏

      摘要:絮凝酵母SPSC01 为酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae 和粟酒裂殖酵母Schizosaccharomyces pombe 的融合菌株,用其吸附水溶液中的重金属Cr(VI),可以大大降低生物吸附的固液分离成本。为了探讨SPSC01 菌体絮凝蛋白对Cr(VI) 还原吸附的影响,对SPSC01 与其亲本菌株的吸附行为进行了比较。结果表明,SPSC01 和其具有絮凝性状的亲本S. pombe 的Cr(VI) 去除速率基本同步,远优于无絮凝性状的亲本S. cerevisiae;达到吸附平衡时,S. pombe、SPSC01和S. cerevisiae 对总Cr 去除率分别达68.8%、48.6%和37.5%;从而证明了絮凝有利于Cr(VI) 的还原、吸附,絮凝蛋白在Cr(VI) 的还原吸附过程中起促进作用。通过化学屏蔽方法和傅立叶变换红外光谱 (FTIR) 分析,对SPSC01 菌体表面吸附Cr(VI) 的机理进行了研究,结果表明SPSC01 菌体表面吸附Cr(VI) 起主要作用的基团是氨基、羧基和酰胺基。

    • >农业生物技术
    • 马铃薯腐烂茎线虫L 型半胱氨酸蛋白酶新基因(Dd-cpl-1) 的克隆与序列分析

      2011, 27(1):60-68.

      摘要 (2053) HTML (0) PDF 1.47 M (2629) 评论 (0) 收藏

      摘要:L 型半胱氨酸蛋白酶基因 (Cathepsin L-like cysteine proteinase gene) 为与植物寄生线虫寄生能力相关的多功能基因。运用RT-PCR 和RACE 的方法从马铃薯腐烂茎线虫Ditylenchus destructor 中克隆出1 个L 型半胱氨酸蛋白酶新基因Dd-cpl-1 (GenBank 登录号为GQ180107)。该基因Dd-cpl-1 cDNA 全长序列含有1 个1 131 bp 的开放性阅读框(ORF),编码376 个氨基酸残基,其5′末端及3′末端分别含有29 bp 和159 bp 的非编码区 (UTR)。Dd-cpl-1 内含子外显子结构分析结果表明,其基因组序列包含7 个内含子,且各内含子两端剪接位点序列遵守GT/AG 规则。Dd-cpl-1 基因推定的蛋白Dd-CPL-1 与松材线虫L 型半胱氨酸蛋白酶高度同源,一致性达到77%。以不同物种中L 型半胱氨酸蛋白酶氨基酸序列进行比对分析,推测推定的蛋白 Dd-CPL-1 含有L 型半胱氨酸蛋白酶基因家族高度保守的催化三联体(Cys183,His322 和Asn343) 以及ERFNIN 基系和GNFD 基系。半胱氨酸蛋白酶系统发育分析表明,Dd-cpl-1 属于由L型半胱氨酸蛋白酶组成的进化分支。Dd-cpl-1 的这些序列特征进一步表明其为L 型半胱氨酸蛋白酶基因。这是首次在马铃薯腐烂茎线虫中克隆到的L 型半胱氨酸蛋白酶,为今后在蛋白水平对其进行进一步的功能分析提供基础。

    • 激素对转基因雪莲毛状根植株再生及类黄酮产生的影响

      2011, 27(1):69-75.

      摘要 (1642) HTML (0) PDF 1.16 M (2462) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究外源激素GA3 和IAA 对3 个转基因新疆雪莲类黄酮高产毛状根系C17、C27、C46 的植株再生及其总黄酮含量的影响,在培养基中添加不同浓度的GA3 和IAA,结果发现,GA3 浓度高于1.0 mg/L 时,可诱导毛状根系产生不定芽,其中以GA3 浓度为2.0 mg/L 时,转基因毛状根系C17 的不定芽再生率最高,可达82%。高压液相色谱以及紫外分光光度法测定结果表明,与未用激素处理的毛状根和它的再生植株相比,外源激素GA3 和IAA 能显著提高毛状根培养物中芹菜素和总黄酮的含量。毛状根系的组织干重与类黄酮的含量没有相关性,但毛状根系的再生率与类黄酮的含量几乎呈反相关性。

    • 江南卷柏脱氢抗坏血酸还原酶的分子特性

      2011, 27(1):76-84.

      摘要 (1575) HTML (0) PDF 1.56 M (2932) 评论 (0) 收藏

      摘要:脱氢抗坏血酸还原酶 (DHAR) 在植物抗坏血酸?谷胱甘肽循环中发挥着重要作用。利用同源克隆技术从江南卷柏中克隆到2 个脱氢抗坏血酸还原酶基因,分别命名为SmDHAR1SmDHAR2SmDHAR1SmDHAR2 分别编码218 和241 个氨基酸,预测分子量分别是23.97 kDa 和27.33 kDa。基因组序列分析显示这2 个基因分别含有5 和6 个内含子。器官表达模式分析发现这2 个基因在根、茎、叶中均有表达,是组成型表达基因。在大肠杆菌中表达并纯化了2 个基因的重组蛋白。酶活性分析显示SmDHAR1 和SmDHAR2 蛋白对底物DHA 的活性有显著差异,分别是19.76和0.17 μmol/(min·mg)。热力学稳定性分析显示这2 个重组蛋白的热力学稳定性具有明显差异。因此,基因结构与酶学性质的差异预示着这2 个基因可能存在功能上的分化。

    • >医学与免疫生物技术
    • Ad-ING4-IL-24 双基因共表达对人肺腺癌化疗的增敏效应

      2011, 27(1):85-94.

      摘要 (1640) HTML (0) PDF 1.42 M (2805) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究ING4 (肿瘤生长抑制因子4) 和IL-24 (人白细胞介素24) 双基因共表达腺病毒载体 (Ad-ING4-IL-24) 对肺腺癌的化疗增敏效应及分子机制。将Ad-ING4-IL-24 感染A549 肺癌细胞及联合顺铂 (DDP) 化疗药物作用,RT-PCR和Western blotting 检测ING4IL-24 基因在A549 肺癌细胞中的转录和表达,MTT 法、流式细胞仪 (FCM) 和 Hoechst染色法检测Ad-ING4-IL-24 联合DDP (联合组) 对A549 肺癌细胞的生长抑制和凋亡效应。采用A549 细胞株建立人肺腺癌裸鼠模型,然后瘤体局部注射干预用药,动态测量肿瘤体积,并计算瘤重抑瘤率,免疫组化检测ING4、IL-24、bax、bcl-2、VEGF 等基因的表达。结果表明,Ad-ING4-IL-24 感染A549 肺癌细胞后可获得成功转录和表达,体外联合组能明显抑制A549 肺癌细胞生长和诱导细胞凋亡,呈现出典型细胞凋亡形态学变化。体内联合组同样能显著抑制肿瘤生长,瘤重抑瘤率达52.81%,免疫组化结果显示联合组能上调bax 基因表达,同时下调bcl-2、VEGF 等基因的表达。以上结果表明Ad-ING4-IL-24 具有化疗增敏的作用,该作用机制可能与促进肿瘤细胞凋亡和抑制血管形成有关。

    • 含乙型肝炎病毒S-PreS1 基因的DNA疫苗与蛋白颗粒疫苗联合免疫可增强免疫应答

      2011, 27(1):95-100.

      摘要 (1641) HTML (0) PDF 1.12 M (3134) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研制新型有效的HBV 治疗性疫苗,构建了含PreS1 与S 融合基因的HBV DNA 疫苗,即pVRC-HBSS1 (PreS121-47 aa 融合在S 抗原1-223 aa 的羧基端),并制备了CHO 表达相同结构的蛋白颗粒亚单位疫苗HBSS1。在Balb/C 小鼠中采用不同的DNA 免疫方式 (即肌肉注射、皮内注射加电转) 初免3 次,蛋白颗粒亚单位疫苗 (不同佐剂) 肌肉注射加强免疫1 次,然后我们分析比较了各组疫苗所引起的免疫应答特点。抗体检测结果表明:皮内注射结合电转初免组产生的PreS1 与S 特异性抗体水平皆高于肌肉直接注射组。进一步还发现DNA 疫苗与蛋白颗粒亚单位疫苗两种疫苗联合应用后S 抗原特异的细胞免疫应答 (IFN-γ ELISpot 分析) 明显高于DNA 疫苗或蛋白颗粒亚单位单独应用,其中皮内注射+电转结合蛋白颗粒亚单位疫苗联合免疫组可产生最强的细胞免疫应答。这些研究为新型HBV 治疗性疫苗的优化设计与合理应用提供了依据。

    • >组织工程与细胞培养
    • 中国红豆杉细胞经重复诱导和蔗糖饲喂后云南紫杉烷C生产的相应基因表达变化

      2011, 27(1):101-107.

      摘要 (1918) HTML (0) PDF 1.16 M (2911) 评论 (0) 收藏

      摘要:红豆杉悬浮培养细胞具有可持续生产抗癌药物紫杉醇及其他紫杉烷的潜力。在中国红豆杉悬浮培养细胞中,云南紫杉烷 C(Tc) 是主要的次生代谢产物。为促使代谢前体由生成其他紫杉烷的代谢支路转到生产紫杉醇,实验采用实时定量PCR 技术 (RQ-PCR) 揭示细胞培养过程中紫杉醇及紫杉烷合成关键基因的动态变化。在细胞培养的第7 天和第12 天,以100 μmol/L 2,3-二羟丙基茉莉酸 (DHPJA) 进行诱导,同时在第7 天饲喂20 g/L 的蔗糖,在此过程中考察6 个关键基因 (TASY,TDAT,T5αH,TαH,T10βHT14βH) 的表达变化。上述联合调控手段使得Tc 产量在第1 次诱导8 d 后达 (554.46±21.28) mg/L,第2 次诱导9 d 后高达 (997.72±1.51) mg/L。代谢早期基因TASYTDAT 在第1 次诱导后表达量分别提高了182 和98 倍,在第2 次诱导后表达量分别提高了208 和131 倍。在每次诱导后基因表达量提高约持续24 h,之后下降。其他4 个基因 (T5αH、TαH、T10βHT14βH) 的情况有所不同。基因TαH 在2 次诱导后表达量分别提高了3 061 和1 016 倍。其他3 个基因T5αH、T10βH、T14βH 在第1 次诱导后表达量分别提高13、38、20 倍,在第2 次诱导后分别提高7、16、6 倍。RQ-PCR 结果表明基因表达和Tc 积累之间存在紧密相关性:基因表达的变化与Tc 产量的变化相一致,诱导可提高6 个基因的表达量。基因的高表达随着培养过程逐渐衰减,再次诱导可再次促使基因的高表达。

    • >生物技术与方法
    • Man5GlcNAc2哺乳动物甘露糖型糖蛋白的毕赤酵母表达系统构建

      2011, 27(1):108-117.

      摘要 (1960) HTML (0) PDF 1.36 M (3739) 评论 (0) 收藏

      摘要:蛋白的糖基化对蛋白的活性、高级结构及功能都有重要的影响。酵母表达的糖蛋白不同于哺乳动物表达的杂合型或复杂型糖蛋白,而是高甘露糖型或过度甘露糖化糖蛋白。在前期成功敲除毕赤酵母α-1,6-甘露糖转移酶(Och1p)基因、阻断毕赤酵母过度糖基化,获得毕赤酵母过度糖基化缺陷菌株GJK01 (ura3、och1) 的基础上,通过表达不同物种来源的α-1,2-甘露糖苷酶I (MDSI) 的活性区与酵母自身定位信号的融合蛋白,并通过DSA-FACE (基于DNA 测序仪的荧光辅助糖电泳) 分析筛选报告蛋白HSA/GM-CSF (人血清白蛋白与粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子融合蛋白) 的糖基结构,发现当编码酿酒酵母α-1,2-甘露糖苷酶 (MnsI) 基因的内质网定位信号与带有完整C-端催化区的拟南芥MDSI基因融合表达时,毕赤酵母工程菌株能够合成Man5GlcNAc2 哺乳动物甘露糖型糖蛋白。这为在酵母体内合成类似于哺乳动物杂合型或复杂型糖基化修饰的糖蛋白奠定了基础。

    • 猪IL-18 在杆状病毒/昆虫细胞中的表达

      2011, 27(1):118-123.

      摘要 (1722) HTML (0) PDF 1.23 M (2322) 评论 (0) 收藏

      摘要:IL-18 作为一种多效性细胞因子,在机体免疫应答及各种生理功能中发挥着重要的调节作用,根据猪IL-18 基因序列设计1 对引物,将编码猪IL-18 的成熟蛋白基因亚克隆到杆状病毒转移载体pFastBacDual 中,并在C 端融合6个组氨酸标签以利于纯化,然后转化到含穿梭载体Bacmid 的感受态细胞DH10Bac 中,发生转座作用。将重组质粒转染昆虫细胞,SDS-PAGE 可检测到分子量为18 kDa 左右的重组蛋白,Western blotting 证实该重组蛋白可与兔抗猪IL-18抗体发生特异性反应。纯化后蛋白能明显促进猪T 淋巴细胞转化,表明所表达的IL-18 具有较高的生物活性。此研究为进一步开发研制新型免疫佐剂奠定了基础。

    • 应用原子力显微镜分析猪脂肪前体细胞的分化

      2011, 27(1):124-130.

      摘要 (1394) HTML (0) PDF 1.23 M (2998) 评论 (0) 收藏

      摘要:脂肪形成过程中发生的异常变化与许多疾病的产生有着密切的关系。为深入了解脂肪形成的机制,利用原子力显微镜研究脂肪前体细胞向成熟脂肪细胞分化前后细胞形貌、超微结构和机械性能的变化。结果表明,脂肪前体细胞与成熟脂肪细胞在形貌上存在明显的差异。在超微结构的探测中成熟脂肪细胞表面粗糙度低于脂肪前体细胞。通过力曲线的分析得出,分化前后两种细胞的机械性质均发生改变。脂肪前体细胞在粘弹力、硬度和杨氏模量的研究中比成熟脂肪细胞都高出约20%。原子力显微镜在纳米尺度上分析脂肪前体细胞向成熟脂肪细胞分化过程中细胞膜的改变,其研究结果为进一步探讨脂肪形成机制提供可视化定量数据。

    • B 细胞膜CD20 抗原的分布与单分子力谱探测

      2011, 27(1):131-136.

      摘要 (1363) HTML (0) PDF 1.12 M (3574) 评论 (0) 收藏

      摘要:CD20 抗原分子在B 细胞上表达下降是慢性B 淋巴细胞白血病 (B-CLL) 的标志性特征。采用激光扫描共聚焦显微镜 (LSCM) 和量子点标记相结合的方法对正常和B-CLL 外周血CD20+B 淋巴细胞膜表面CD20 抗原分子的表达及分布进行了荧光成像。同时,采用原子力显微镜 (AFM) 对CD20+B 细胞的形貌及超微结构特征进行了表征,并且将AFM 针尖用生物素化的单克隆抗体进行修饰,对CD20+B 细胞表面的CD20 抗原-抗体之间的单分子力谱进行了探测。LSCM 荧光图像显示,B-CLL CD20+B 淋巴细胞上CD20 分子的表达量比正常CD20+B 淋巴细胞显著降低。AFM 结果显示,B-CLL CD20+B 淋巴细胞超微结构比正常的粗糙。力谱结果显示,CD20 抗原-抗体的相互作用力大约是非特异性黏附力的5 倍,CD20 分子在正常CD20+B 淋巴细胞膜上分布比较均匀,小部分有聚集现象,反之,在B-CLL CD20+B淋巴细胞膜表面分布稀疏。利用以上两种方法能进一步观察到B-CLL 外周血B 淋巴细胞的异常,并在一定程度上解释临床上B-CLL 病人对利妥昔的低反应现象,为针对抗原CD20 的治疗用药选择提供参考。

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